4.2.2. Память эвм

Запоминающее устройство, или память – это совокупность ячеек, предназначенных для хранения некоторого кода. В свою очередь, ячейка памяти состоит из элементов памяти (битов), состояние каждого из которых соответствует одной двоичной цифре (0 или 1).

Каждой из ячеек присвоен свой номер (числа 0, 1, 2 …), называемый адресом. Допустимое количество ячеек памяти определяется по формуле:

N= 2ⁱ,

где i — количество разрядов шины адреса.

Совокупность ячеек памяти называется обычно пространством памяти системы.

Информацией, записанной в ячейке, могут быть как команды в машинном виде, так и данные.

Одной из специальных областей памяти является таблица векторов прерываний. Под прерыванием в общем случае понимается не только обслуживание запроса внешнего устройства, но и любое нарушение последовательной работы процессора. Или же прерывание может быть программным, когда в программе используется команда перехода на какую-то подпрограмму, из которой затем последует возврат в основную программу. Любое прерывание обрабатывается через таблицу векторов (указателей) прерываний. В этой таблице в простейшем случае находятся адреса начала программ обработки прерываний, которые и называются векторами. Длина таблицы может быть довольно большой (до нескольких сот элементов). Таблица векторов прерываний располагается в диапазоне адресов 0000:0000 до 0000:03FFh (сегмент памяти : смещение) и состоит из 256 элементов. Элемент с номером 0 расположен по адресу 0000:0000, с номером 1- по адресу 0000:0004. Адрес каждого вектора (или адрес начального элемента каждого вектора) представляет собой номер прерывания.

Рис.4.4. Организация Таблицы векторов прерывания.

Прерыванию номер n соответствует 4 байта из таблицы со смещением 4n от начала таблицы. Эти 4 байта содержат адрес программы обработчика прерывания: 1 – смещение (IP), 2 – сегмент (CS).

В случае аппаратных прерываний номер прерывания или задается устройством, запросившим прерывание (при векторных прерываниях), или же задается номером линии запроса прерываний (при радиальных прерываниях). Процессор, получив аппаратное прерывание, заканчивает выполнение текущей команды и обращается к памяти в область таблицы векторов прерываний, в ту ее строку, которая определяется номером запрошенного прерывания. Затем процессор читает содержимое этой строки (код вектора прерывания) и переходит в адрес памяти, задаваемый этим вектором. Начиная с этого адреса в памяти должна располагаться программа обработки прерывания с данным номером. В конце программы обработки прерываний обязательно должна располагаться команда выхода из прерывания, выполнив которую, процессор возвращается к выполнению прерванной основной программы. Прерывание в случае аварийной ситуации обрабатывается точно так же, только адрес вектора прерывания (номер строки в таблице векторов) жестко привязан к данному типу аварийной ситуации.

Программное прерывание тоже обслуживается через таблицу векторов прерываний, но номер прерывания указывается в составе команды, вызывающей прерывание.

В более сложных случаях в таблице векторов прерываний могут находиться не адреса начала программ обработки прерываний, а так называемые дескрипторы (описатели) прерываний. Но конечным результатом обработки этого дескриптора все равно будет адрес начала программы обработки прерываний.

В зависимости от быстродействия, назначения, методов хранения и доступа к информации память подразделяют на многочисленные классы. Одним их классов является оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешнее запоминающее устройство (ВЗУ).

ОЗУ служит для хранения команд (программы) и данных, необходимых для оперативного использования в процессе работы процессора ЭВМ. Отличительной особенностью ОЗУ является высокое быстродействие.

ВЗУ, как правило, является запоминающим устройством очень большой емкости и служит для долговременного хранения информации. Примером такого устройства может являться накопитель на магнитном диске. Отличительной особенностью ВЗУ является способность хранить информацию при выключенном источнике питания.

Графическое обозначение ОЗУ на функциональных схемах представлено на рис. 4.5.

Шина адреса – однонаправленная шина (сигналы передаются в одном направлении) передающая адреса, т.е. номера ячеек памяти, из которых производится чтение данных.

По шине управления предаются управляющие сигналы, определяющие характер обмена информацией.

Рис. 4.5.

Шина данных – шина, по которой передаются данные между различными устройствами.

Для записи данных в память необходимо установить на шине адреса двоичный код адреса (номер ячейки памяти, в которую производится запись данных), на шине записи данных - двоичный код записываемых данных, а на шину управления подать сигнал записи.

Для чтения данных из памяти необходимо установить на шине адреса двоичный код адреса (номер ячейки памяти, из которой производится чтение данных), на шину управления подать сигнал записи. При этом на шине чтения данных появится двоичный код данных, который находится в памяти по указанному адресу. Следует отметить, что при чтении информация в ячейке памяти не разрушается и чтение из ячейки памяти может осуществляться многократно.